单层厂房排架结构设计实例.docx
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1、3.9单层厂房排架结构设计实例A Design of Example for Mill Bents of One-story Industrial Workshops3.9.1 设计资料及要求1工程概况某机修车车间为单单跨厂房房,跨度度为244m,柱柱距均为为6m,车间总总长度为为66mm。每跨跨设有起起重量为为20/5t吊吊车各22台,吊吊车工作作级别为为A5级级,轨顶顶标高不不小于99.600m。厂厂房无天天窗,采采用卷材材防水屋屋面,围围护墙为为2400mm厚厚双面清清水砖墙墙,采用用钢门窗窗,钢窗窗宽度为为3. 6m,室内外外高差为为l500mm,素混凝凝土地面面。建筑筑平面及及剖面分
2、分别如图图3-76和和图3-77所所示。图3-776图3-7772结构构设计原原始资料料厂房所在在地点的的基本风风压为,地面粗粗糙度为为B类;基本雪雪压为。风风荷载的的组合值值系数为为0.66,其余余可变荷荷载的组组合值系系数均为为0 77。土壤壤冻结深深度为00.3mm,建筑筑场地为为I级非非自重湿湿陷性黄黄土,地地基承载载力特征征值为ll65kkN/mm:,地地下水位位于地面面以下77m,不不考虑抗抗震设防防。3材料料基础混凝凝土强度度等级为为C200;柱混混凝土强强度等级级为C330。纵纵向受力力钢筋采采用HRRB3335级、HRBB4000级;箍箍筋和分分布钢筋筋采用HHPB2235级
3、级。4 设计要求求分析厂房房排架内内力,并并进行排排架柱和和基础的的设计;3.9.2 构构件选型型及柱截截面尺寸寸确定因该厂房房跨度在在l5-36mm之间,且且柱顶标标高大于于8m,故故采用钢钢筋混凝凝土排架架结构。为了保保证屋盖盖的整体体性和刚刚度,屋屋盖采用用无檩体体系。由由于厂房房屋面采采用卷材材防水做做法,故故选用屋屋面坡度度较小而而经济指指标较好好的预应应力混凝凝土折线线形屋架架及预应应力混凝凝土屋面面板。普普通钢筋筋混凝土土吊车粱粱制作方方便,当当吊车起起重量不不大时,有较好好的经济济指标,故选用用普通钢钢筋混凝凝土吊车车粱。厂厂房各主主要构件件造型见见表3-16。由设计资资料可知
4、知,吊车车轨顶标标高为99. 880m。对起重重量为220/55t、工工作级别别为A55的吊车车,当厂厂房跨度度为244m时,可求得得吊车的的跨度=24-0. 752=22. 5mm,由附附表4可可查得吊吊车轨顶顶以上高高度为22.3mm;选定定吊车梁梁的高度度=1.20mm,暂取取轨道顶顶面至吊吊车梁顶顶面的距距离=00.2mm,则牛牛腿顶面面标高可可按下式式计算: 牛腿顶顶面标高高=轨顶顶标高-=9.60-1.220-00.200=8.20mm由建筑模模数的要要求,故故牛腿顶顶面标高高取为88. 440m。实际轨轨顶标高高=8. 400+1. 200+0.20=9. 80mm9. 600m
5、。考虑吊车车行驶所所需空隙隙尺寸=2200mm,柱顶标标高可按按下式计计算:柱顶标高高=牛腿腿顶面标标高+吊车高高度+, =88. 440+11. 220+00. 220+22. 330+00. 222=112.332m故柱顶(或屋架架下弦底底面)标标高取为为12. 300m。 取室内内地面至至基础顶顶面的距距离为00.5mm,则计计算简图图中柱的的总高度度、下柱柱高度和和上柱高高度分别别为=12.3+00. 55=122. 88m=8.44+0. 5=8.99m=12.88.99=3.9m 根据柱柱的高度度吊车起起重量及及工作级级别等条条件,可可由表33-5并并参考表表3-77确定柱柱截面尺
6、尺寸为AA、B轴轴 上柱 口下柱 3.9.3 定定位轴线线 横向定定位轴线线除端柱柱外,均均通过柱柱截面几几何中心心。对起起重量为为20/5t、工作级级别为的的吊车,由附表表4可查查得轨道道中心至至吊车端端部距离离;吊车车桥架外外边缘至至上柱内内边缘的的净空宽宽度,一一般取。对边柱,取封闭闭式定位位轴线,即纵向向定位轴轴线与纵纵墙内皮皮重合,则,故故亦符合要要求。3.9.4 计计算简图图确定由于该机机修车间间厂房,工艺无无特殊要要求,且且结构布布置及荷荷载分布布(除吊吊车荷载载外)均均匀,故故可取一一榀横向向排架作作为基本本的计算算单元,单元的的宽度为为两相邻邻柱间中中心线之之间的距距离,即即
7、,如图图3-778(bb)所示示;计算算简图如如图3-78(a)所示示。(a)(b)图3-7783.9.5 荷荷载计算算1. 永永久荷载载(l)屋屋盖恒载载为了简化化计算,天沟板板及相应应构造层层的恒载载,取与与一般屋屋面恒载载相同。两毡三油油防水层层 20mmm厚水泥泥砂浆找找平层100mmm厚水水泥蛭石石保温层层一毡两油油隔气层层20mmm厚水泥泥砂浆找找平层预应力混混凝土屋屋面板(包括灌灌缝) 屋盖钢支支撑图3-779 AA、B柱柱永久荷荷载作用用位置相相同屋架自重重重力荷荷载为ll06kkN/榀榀,则作作用于柱柱顶的屋屋盖结构构自重标标准值为为(2)吊吊车梁及及轨道自自重标准准值(3)
8、柱柱自重标标准值A、B轴轴上柱下柱各项永久久荷载作作用位置置如图33-799所示。 2屋面面可变荷荷载由荷载载规范查得,屋面活活荷载标标准值为为0.55kN/,屋面面雪荷载载标准值值为0.25kkN/,由于于后者小小于前者者,故仅仅按屋面面均布活活荷载计计算。作作用于柱柱顶的屋屋面活荷荷载标准准值为的作用位位置与作作用位置置相同,如图33-799所示。3吊车车荷载对起重量量为200/5tt的吊车车,查附附表4并并将吊车车的起重重量、最最大轮压压和最小小轮压进进行单位位换算,可得: 根根据B及及K,可可算得吊吊车梁支支座反力力影响线线各轮压压对应点点的竖向向坐标值值,如图图3-880所示示,据此
9、此可求得得吊车作作用于柱柱上的吊吊车荷载载。图3-880 (11)吊车车竖向荷荷裁吊车竖向向荷载标标准值为为 (2)吊吊车横向向水下荷荷藏 作用用于每一一个轮子子上的吊吊车横向向水平制制动力为为 同时时作用于于吊车两两端每排排架柱上上的吊车车横向水水平荷载载标准值值为4风荷荷载 风风荷载标标准值按按式(3312)计算,其中基基本风压压按B类类地面粗粗糙度,根据厂厂房各部部分标高高(图3377),由附附表3-1可查查得风压压高度变变化系数数为 柱柱顶(标标高122.300m) 檐檐口(标标高144.600m) 屋屋顶(标标高166.000) 风风荷载体体型系数数如图33-811(a)所示,则由式
10、式(3-12)可求得得排架迎迎风面及及背风面面的风荷荷载标准准值分别别为则作用于于排架计计算简图图(图33-81bb)上的的风荷载载标准值值为图3-8813.9.6 排排架内力力分析有有关系数数厂房为等等高排架架可用剪剪力分配配法进行行排架内内力分析析。由于于该厂房房的A柱柱和B柱柱的柱高高、截面面尺寸等等均相同同,故这这两柱的的有关参参数相同同。1柱顶顶剪力分分配系数数柱顶位移移系数 和柱的的剪力分分配系数数 分别别计算,结果见见下表柱号A、B柱柱由上表可可知,。2.单阶阶变截面面柱柱顶顶反力系系数由表3-9中给给出的公公式可分分别计算算不同荷荷载作用用下单阶阶变截面面柱的柱柱顶反力力系数,
11、计算结果果见表33-199。表 3-19 简图柱顶反力力系数A柱和BB柱2.14431.10040.55590.32263 内力正负负号规定定本例题中中,排架架柱的弯弯矩、剪剪力和轴轴力的正正负号规规定如图图3-882所示示,后面面的各弯弯矩图和和柱底剪剪力均未未标出正正负号,弯矩图图画在受受拉一侧侧,柱底底剪力按按实际方方向标出出。图 3-823.9.7 排排架内力力分析1 永久荷载载作用下下排架内内力分析析永久荷载载作用下下排架的的计算简简图如图图3-883(aa)所示示。图中的重重力荷载载 及力力矩 根根据图33-799确定,即由于图33-833(a)所示排排架为对对称结构构且作用用对称
12、荷荷载,排排架结构构无侧移移,故各各柱可按按顶为不不动铰支支座计算算内力。按照表表3-119计算算的柱顶顶反力系系数,柱柱顶不动动铰支座座反力可可根据表表3-99所列的的相应公公式计算算求得,即求得柱顶顶反力后后,可根根据平衡衡条件求求得柱各各截面的的弯矩和和剪力。柱各截截面的轴轴力为该该截面以以上重力力荷载之之和。恒恒载作用用下排架架结构的的弯矩图图、轴力力图和柱柱底剪力力分别见见图3-83(b)、(c)。图3-8832 屋面可变变荷载作作用下排排架内力力分析排架计算算简图如如图3-84(a)所所示。屋屋架传至至柱顶的的集中荷荷载,它它在柱顶顶及变阶阶处引起起的力矩矩分别为为按照表33-19
13、9计算的的柱顶反反力系数数和表33-9所所列的相相应公式式可求得得柱顶不不动铰支支座反力力即则排架柱柱顶不动动铰支座座总反力力为:排架各柱柱的弯矩矩图、轴轴力图及及柱底剪剪力如图图3-884(bb)、(c)所所示。图 3-843 屋面可变变荷载作作用下排排架内力力分析(1)作作用于AA柱计算简图图如图33-866(a)所示。其中吊吊车竖向向荷载、在牛腿腿顶面处处引起的的力矩分分别为:按照表33-199计算的的柱顶反反力系数数和表33-9所所列的相相应公式式可求得得柱顶不不动铰支支座反力力分别为为排架各柱柱顶剪力力分别为为排架各柱柱的弯矩矩图、轴轴力图及及柱底剪剪力如图图3-886(bb)、(c
14、)所所示。图 3-86(2) 作用于BB柱同理,将将 作用用于A柱柱情况的的A、BB柱内力力对换,并改变变内力符符号可求求得各柱柱的内力力。(3) 作用于AAB跨柱柱当AB跨跨作用吊吊车横向向水平荷荷载时,排架计计算简图图如图33-900(a)所示。由表3-9得 , 则则柱顶不不动铰支支座反力力分别为为排架柱顶顶总反力力R为各柱顶剪剪力分别别为排架各柱柱的弯矩矩图及柱柱底剪力力值如图图3-990(bb)所示示。当方方向相反反时,弯弯矩图和和剪力图图只改变变符号,数值不不变。图 3-904 风荷载作作用下排排架内力力分析(1) 左吹风时时计算简图图如图33-922(a)所示。柱顶不动动铰支座座反
15、力及及总反力力分别为为各柱顶剪剪力分别别为排架内力力图如图图3-992(bb)所示示。(2) 右吹风时时将图3-92(b)所所示A、B柱内内力图对对换,并并改变内内力符号号后即可可。图 3-923.9.8 内内力组合合以A柱内内力组合合为例。控制截截面分别别取上柱柱底部截截面I-I、牛牛腿顶截截面和下柱柱底截面面-,如图图3-553所示示。表33-200为各种种荷戴作作用下AA柱各控控制截面面的内力力标准值值汇总表表。表中控制制截面及及正号内内力方向向如表33-200中的例例图所示示。荷载载效应的的奉基本本组合设设计值按按式(33-244)进行行计算。在每种种荷载效效应组合合中,对对矩形和和I
16、形截截面柱均均应考虑虑以下四四种组合合,即(1)及及相应的的(2)及及相应的的;(3)及及相应的的;(4)及及相应的的。表 3-20控制截面面及正向向内力荷载类别别永久荷载载效应SSGK屋面可变变荷载效效应SGGK吊车竖向向荷载效效应SGGK吊车水平平荷载效效应SQQK风荷载效效应SQQK作用在AA柱作用在BB柱作用在AAB跨左风右风弯矩图及及柱底截截面剪力力序号I-IMK15.5532.411-27.22-27.77019.446-27.28NK295.4036.00000000II-IIIMK-45.03-6.559111.461.266019.446-27.28NK339.7036.00
17、0462.2596.775000III-IIIIMK22.3353.02249.334-62.1+62.1165.83-1400.244NK381.4436.000462.2596.775000VK7.5771.088-6.998-7.1128.26624.441-16.65由于本例例不考虑虑抗震设设防,对对柱截面面一般不不需进行行受剪承承载力计计算。故故除下柱柱底截面面-外,其其他截面面的不利利内力组组合未给给出所对对应的剪剪力值。对柱进行行裂缝宽宽度验算算和基础础地基承承载力计计算时,需采用用荷载效效应的标标准组合合和准永永久组合合的效应应设计值值。表33-2ll和表33-222为A柱柱荷
18、载效效应的基基本组合合和标准准组合。38表 3-21截面内力力组合基本组合合(可变变荷载控控制)标标准组合合:+Mmaax及相相应的NN,V-Mmaax及相相应的NN,VNmaxx及相应应的M,VNminn及相应应的N,VI-IM1.2+11.4+11.40.7748.224+1.400.9+11.40.770.9+0.6-66.381.2+1.400.9+11.40.7745.224+1.400.9+11.40.7742.114N389.76295.40389.76295.40II-IIIM+1.400.9+11.40.66114.481.2+11.40.99+1.440.7-94.871.
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